Die umgebende Plasmamembran einer Zelle fungiert als Barriere für die meisten Moleküle, insbesondere für diejenigen, die für das Leben der Zelle gefährlich sind. Die Membran ermöglicht den Durchgang von nützlichen Materialien durch den Diffusionsprozess. Die Evolution der zellulären Diffusion ermöglicht es Zellen, sich von ihrer unmittelbaren Umgebung abzuschotten und mit ihr unterschiedlich zu interagieren.
Bedeutung
Um die täglichen Aktivitäten des täglichen Lebens durchführen zu können, müssen alle Zellen essentielle Ionen und kleine Moleküle über semipermeable Plasmamembranen übertragen. Ionen sind Atome oder Moleküle mit einer positiven oder negativen Nettoladung. Um die Anforderungen des Lebens zu erfüllen, tauschen Zellen Gase wie Sauerstoff und Kohlendioxid aus; Abfallprodukte ausscheiden; und nehmen Partikel von Nahrung, Wasser und Mineralien auf. Der Austausch findet zwischen der inneren Zelle und ihrer umgebenden extrazellulären Flüssigkeit statt.
Zellmembranen
Lebende Zellen haben eine Membran entwickelt, um ihre inneren organischen Chemikalien abzugrenzen und zu enthalten, während sie selektiv nur essentielle Atome und einfache Verbindungen hin und her kreuzen lassen. Nach dem Standardmodell der Lipiddoppelschicht sind die Fettsäuren, die als Phospholipide und Glykolipide bezeichnet werden, die Hauptbestandteile der Zellmembranen. Andere Elemente der Membranen sind Cholesterin, Proteine und Kohlenhydrate. Die Lipiddoppelschicht ist für die meisten Kationen oder negativen Ionen und Anionen oder positiven Ionen undurchlässig.
Diffusion
Diffusion ist ein Prozess, bei dem sich Moleküle und Ionen auf natürliche Weise von einem intrazellulären Bereich hoher Konzentration in einen Bereich niedrigerer Konzentration bewegen oder umgekehrt. Die Diffusion erfolgt spontan ohne Energieaufwand der Zelle in einem als passiven Transport bezeichneten Vorgang. Die Moleküle wandern über den zellulären Konzentrationsgradienten, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist. Osmose ist eine Art der Diffusion, bei der Wasser in die Zelle hinein und aus ihr heraus fließt.
Aktiven Transport
Zellen verbrauchen Energie, um Moleküle aktiv gegen den relativen Konzentrationsgradienten zu transportieren. Aktiver Transport oder erleichterte Diffusion zwingt Ionen und Moleküle durch die Zellmembran. Das Nukleotid Adenosintriphosphat oder ATP ist die Standard-Energiewährung der Zelle, die den Prozess ermöglicht. Nukleotide sind eine Art von Nukleinsäure. Große, komplexe, nicht fettlösliche Moleküle wie Glukosezucker und Proteine werden durch aktive Transportsysteme bewegt. Die Systeme halten das osmotische Gleichgewicht aufrecht und verhindern, dass die Zelle explodiert, indem sie zu viel Wasser aufnehmen.